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Previous issue date: 2015-01-30 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Scaffolds are an alternative to natural grafts to help bone regeneration in
large bone defects. Regardless of the material chosen for its manufacture,
scaffold should have a suitable dimensional microenvironment to promote
osteogenesis and an appropriate mechanical stability for the defect site.
Titanium dioxide (TiO2) is a highly biocompatible ceramic with good
osteoconductive properties and high reliability mechanical; biosilicate has
excellent bioactivity level. Thus, in order to fabricate scaffolds allying positive
mechanical strength and bioactivity characteristics necessary to a good product,
biosilicate was pioneered combined with TiO2. Among the techniques available
for scaffolds production, the sacrificial template method, in which porosity is
generated by thermal elimination of organic materials added to the ceramic
matrix, has a low cost, simplicity and versatility. Different sacrificial agents were
tested and the presentation of sawdust as a promising material in scaffolds
manufacture proved to be innovative and satisfactory. Microstructural analyzes
showed that controlled addition of wood sawdust amounts generated a
homogeneous and highly interconnected pore structure with 63% apparent
porosity and an average pore size higher than 200 μm. Bioactivity tests in SBF
showed that after 4 days of immersion has already observed starting
precipitation of hydroxycarbonate apatite in products with biosilicate, and after
12 days of immersion the scaffold was fully covered by this mineral. Mechanical
tests allowed evaluating the scaffolds behavior when they are requested by
tensile efforts, and revealed for samples with maximum porosity obtained,
higher values of strength for samples containing biosilicate. The produced
scaffolds had success in the pore structure obtained by sacrificial template
method being biosilicato addition guaranteed improvements in bioactivity and
mechanical strength. / Os scaffolds são uma alternativa aos enxertos naturais para auxiliar a
regeneração do osso em grandes defeitos ósseos. Independente do material
escolhido para sua fabricação, o scaffold deve possuir um microambiente
tridimensional apropriado para promover osteogênese e uma estabilidade
mecânica adequada para o local do defeito. O óxido de titânio (TiO2) é uma
cerâmica altamente biocompatível com boas propriedades osseocondutoras e
elevada confiabilidade mecânica; o biosilicato apresenta excelente nível de
bioatividade. Desta forma, visando fabricar scaffolds que aliassem
características positivas de resistência mecânica e bioatividade necessárias
para um bom produto, biosilicato foi pioneiramente combinado com TiO2.
Dentre as técnicas disponíveis para a fabricação de scaffolds optou-se pelo uso
do método do sacrifício, que apresenta baixo custo, simplicidade e
versatilidade, sendo a porosidade gerada pela eliminação térmica de materiais
orgânicos adicionados à matriz cerâmica. Diversos agentes formadores de
poros foram testados, e a apresentação da serragem de madeira como um
material promissor na fabricação de scaffolds mostrou-se inovadora e
satisfatória. Análises microestruturais mostraram que a adição de quantidades
controladas de serragem de madeira gerou estruturas de poros homogêneas e
altamente interconectadas com até 63% de porosidade aparente e tamanho
médio de poros maior que 200 μm. Testes de bioatividade em SBF revelaram
que após 4 dias de imersão já era observado o início da precipitação de
hidroxiapatita carbonatada nos produtos com biosilicato, sendo que após 12
dias, o scaffold estava totalmente coberto por este mineral. A realização de
testes mecânicos permitiu avaliar o comportamento dos scaffolds quando
solicitados por tração e revelaram, para amostras com o máximo de porosidade
obtida, valores mais altos de resistência mecânica para aquelas que continham
biosilicato. Os scaffolds produzidos tiveram sucesso na estrutura de poros
obtida pelo uso do método do sacrifício, sendo que a adição de biosilicato
garantiu melhoras na bioatividade e na resistência mecânica.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.ufscar.br:ufscar/7568 |
| Date | 30 January 2015 |
| Creators | Fernandes, Mérilin Cristina dos Santos |
| Contributors | Morelli, Márcio Raymundo, Paulin Filho, Pedro Íris |
| Publisher | Universidade Federal de São Carlos, Câmpus São Carlos, Programa de Pós-graduação em Ciência e Engenharia de Materiais, UFSCar |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFSCAR, instname:Universidade Federal de São Carlos, instacron:UFSCAR |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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